能源技術(shù)的數(shù)十年發(fā)展經(jīng)驗給未來指明了方向。
上個月,歐盟迎來了《歐洲戰(zhàn)略能源技術(shù)計劃》發(fā)布的第十個年頭。該計劃是全球范圍內(nèi)加速能源技術(shù)創(chuàng)新、減少溫室氣體排放的政治舉措之一。鑒于能夠避免氣候惡性變化的時機之窗已經(jīng)關(guān)閉,評估哪些政策能起作用以及作用原理就成了當(dāng)務(wù)之急。
20世紀90年代中期到21世紀初,能源研究、開發(fā)和示范的公共投資一直處于較低水平,而當(dāng)前已有所提高。相比于2000年投入的100億美元(按照購買力平價計算),經(jīng)合組織成員國更是在2016年將投資金額提高到了166億美元。2017年10月,英國公布清潔增長戰(zhàn)略,計劃在可再生能源、碳捕捉和封存、核電、熱力供應(yīng)和交通等領(lǐng)域投入逾25億英鎊資金。2015年,歐盟和22個國家依據(jù)《巴黎協(xié)定》,發(fā)起“創(chuàng)新使命”國家倡議,許諾將會雙倍投資于能源研究、開發(fā)和示范等領(lǐng)域。然而,這個目標預(yù)計難以實現(xiàn),因為美國總統(tǒng)特朗普在2018年的預(yù)算計劃中,提議削減35%的能源研究、開發(fā)和示范經(jīng)費。
各個國家都在嘗試制定不同的戰(zhàn)略,成立新的能源機構(gòu)。
例如,美國能源部(DoE)下屬的高級能源研究計劃署(ARPA-E),旨在支持儲能等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。美國能源部下屬的能源創(chuàng)新中心(EIH)則負責(zé)研究核反應(yīng)堆建模等。英國成立了一個公私合營機構(gòu)——能源研究中心(ETI),旨在促進低碳技術(shù)研發(fā)。英國還推出“技術(shù)與創(chuàng)新中心計劃”,在企業(yè)、學(xué)術(shù)機構(gòu)和政府之間搭建合作的橋梁。中國科學(xué)院(CAS)及其下屬國家實驗室也在經(jīng)歷轉(zhuǎn)型,一些大型實驗設(shè)施也在建造之中。放眼國際,聯(lián)合國氣候變化框架公約也在助力《巴黎協(xié)定》,幫助發(fā)展中國家進行技術(shù)研發(fā)轉(zhuǎn)讓。
自2013年開始,世界銀行就在肯尼亞等發(fā)展中國家開設(shè)了七個氣候創(chuàng)新中心。這些創(chuàng)新中心會提供種子資金、政策引導(dǎo)、聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和技術(shù)培訓(xùn)。內(nèi)羅畢(肯尼亞首都)的創(chuàng)新中心主要為初創(chuàng)公司提供咨詢服務(wù)。
上述機構(gòu)中大部分都可以稱得上是成功的。但要想從集體經(jīng)驗中學(xué)習(xí)并建立最佳實踐還需要對各種能源創(chuàng)新計劃進行綜合評估。在此,我們結(jié)合了諸多學(xué)術(shù)文獻和第三方對英國、美國及多邊機構(gòu)等地經(jīng)驗的評估,提煉出適用于指導(dǎo)能源創(chuàng)新公共舉措的六個原則。
指導(dǎo)原則
▼賦予學(xué)者專家資金自主支配權(quán)
積極的科學(xué)家比管理者們更適合探尋大膽冒險的機遇。舉例來說,美國的國家實驗室主導(dǎo)著一系列的項目研發(fā),其預(yù)算金額占總預(yù)算的4%。與美國能源部總部指導(dǎo)的項目,國家實驗室的項目發(fā)布了更具影響力的成果和更多商業(yè)上可行的技術(shù)。具體可見下圖。
位于科羅拉多州戈爾登市的國家可再生能源實驗室從能源部獲得了資金支配權(quán),該實驗室支持研究性價比更高的藻類培養(yǎng)方式,以獲得生物燃料。它研發(fā)的鈣鈦礦太陽能電池更是一項突破性技術(shù)進展。
進行能源研究、開發(fā)和示范的公共實驗室把相當(dāng)一部分預(yù)算(比如10%)分配給內(nèi)部選定的項目。隨著項目的進行,要靈活應(yīng)變、調(diào)整目標。資助機構(gòu)可以遵循ARPA-E的方法,聘請技術(shù)專家作為項目經(jīng)理來主導(dǎo)資金使用,隨著項目的推進對項目進行修改或削減。
▼在研究機構(gòu)建立技術(shù)轉(zhuǎn)讓機制
資助或進行能源研究、開發(fā)和示范的公共機構(gòu)除了要和制造、應(yīng)用及操作新能源技術(shù)的人員相配合,還要與擁有能源基礎(chǔ)設(shè)施的私營業(yè)主進行合作。否則,研究可能永遠被束之高閣,而不會投入應(yīng)用。所以,應(yīng)該制定正式的技術(shù)轉(zhuǎn)讓方案,使研究與產(chǎn)業(yè)緊密聯(lián)系。技術(shù)轉(zhuǎn)讓需要體制支持,一旦政治和資金支持減弱,技術(shù)轉(zhuǎn)讓率也會下降。
美國能源部國家實驗室已經(jīng)建立了正式的技術(shù)轉(zhuǎn)讓方案。比如說,自1994年以來,汽車先進儲能系統(tǒng)所有的新專利中有1/5引用了至少一項美國能源部授予的專利。但是,現(xiàn)在依舊需要制定策略加快創(chuàng)新。各研究型大學(xué)已經(jīng)通過多種渠道展示持續(xù)合作的價值。桑迪亞國家實驗室在新墨西哥州和加利福尼亞都設(shè)有辦事處,讓研究人員在私營部門和商業(yè)化技術(shù)領(lǐng)域工作了3年,成效顯著。試點方案應(yīng)該擴大。加利福尼亞的勞倫斯伯克利國家實驗室制定的“回旋加速器之路”和訪問企業(yè)研究員計劃就降低了合作門檻,向更多的企業(yè)家提供設(shè)施、專業(yè)知識和資金。
▼學(xué)習(xí)示范項目經(jīng)驗
許多可行技術(shù)都在示范階段功虧一簣,沒有跨過“死亡之谷”。許多企業(yè)都不愿意資助碳捕集和封存技術(shù)等新興高風(fēng)險技術(shù)的試點項目。沒有公共資助,這些技術(shù)也無法擴大規(guī)模。示范項目一般都成本高昂,還會招致嚴厲苛責(zé)。比如,20世紀80年代,美國人造燃料公司試圖在煤等替代品里提取液體燃料。這個項目沒能實現(xiàn)減少石油進口的目標,并且也成為人們反對公共投資挑選優(yōu)勝者、投資示范項目的佐證。不過,它還是留下了有用的知識:碳捕集和封存技術(shù)正在考慮使用該公司冷卻水裝置試驗的技術(shù)。
政策制定者必須基于他們對技術(shù)成本和未來使用的考量,為示范項目設(shè)定目標。在這之中,還有一些重要的步驟:制定退出策略,停止錯過重要階段的技術(shù)項目;接受失敗的可能性,保留其他選擇;鼓勵個人廣泛參與;建立知識跟蹤和傳播機制。
▼鼓勵國際合作
國際合作催生的創(chuàng)新能力,不是單個國家可比的。共同投資可以擴大項目規(guī)模、減少重復(fù),還能整合不同區(qū)域的專業(yè)能力。新型多邊合作并不只是舉行會議或者發(fā)表聯(lián)合聲明。
深度合作可以是寬松的國內(nèi)行動協(xié)調(diào)承諾,比如創(chuàng)新使命,也可以是共享技術(shù)研發(fā)平臺,比如國際能源署(IEA)的技術(shù)合作計劃。不同機構(gòu)合作進行能源研究、開發(fā)和示范已經(jīng)取得了一些進展——35個國家參與了國際熱核計劃(ITER),正嘗試在法國南部建立最大的磁聚變裝置。對具有技術(shù)專長的企業(yè)來說,和樂于使用這些技術(shù)的機構(gòu)合作,可以碰撞出耀眼的火花。
以中美清潔能源聯(lián)合研究中心為例,該研究中心允許明尼蘇達礦務(wù)及制造業(yè)公司等企業(yè)在中國測試技術(shù)、優(yōu)化建筑節(jié)能。中國建造建筑物的速率和規(guī)模,可以讓美國企業(yè)對這些技術(shù)在現(xiàn)實世界的應(yīng)用有效性有更多的理解。如果單單只在美國進行研究,是無法獲得這種成效的。
不過,障礙依舊存在:合作者必須在成果問世前協(xié)商所有權(quán),他們之間可能會缺乏信任,國內(nèi)政治支持也會搖擺不定。因而,進行面對面交流,制定長期戰(zhàn)略和精心設(shè)計管理計劃就變得必不可少。
▼采用適應(yīng)性學(xué)習(xí)戰(zhàn)略
能源創(chuàng)新可以發(fā)生在不同的產(chǎn)業(yè)和投資環(huán)境,人們也要從各類經(jīng)驗之中習(xí)得教訓(xùn)。人們付出的精力會因?qū)嵤┎呗缘牟煌兴鶇^(qū)別,也會因競爭、安全和環(huán)境保護等目標的不同而產(chǎn)生差異。
機構(gòu)自一開始就應(yīng)該建立評估和調(diào)節(jié)機制。評估創(chuàng)新政策成果的方式有很多,包括投資金額,創(chuàng)新政策產(chǎn)生的論文、引文、專利和創(chuàng)業(yè)公司的數(shù)量,生產(chǎn)率等經(jīng)濟措施,以及調(diào)查評估過程中可使用的質(zhì)化指標。公共機構(gòu)需要存儲跟蹤相關(guān)操作結(jié)果數(shù)據(jù),并向獨立研究者開放。這可能需要成立新的專家小組。就像英國2010年成立的行為學(xué)研究小組,它會在制定鼓勵使用節(jié)能供暖、照明系統(tǒng)的政策時,結(jié)合行為心理學(xué)上的發(fā)現(xiàn)。國際能源署、國際可再生能源機構(gòu)、聯(lián)合國氣候變化框架公約的技術(shù)機制和世界銀行等國際組織,應(yīng)該幫助各國政府互相借鑒,制定策略適應(yīng)能源創(chuàng)新方案。
▼保持資金的穩(wěn)定性和可預(yù)見性
在很多情況下,能源創(chuàng)新的政府投資都是反復(fù)不定的。比如在1990年2017年,由于美國政權(quán)的變化,美國能源部1/5的技術(shù)領(lǐng)域每年平均預(yù)算會增加或減少超過30%(請看圖示“預(yù)算波動”)。資金的波動會讓政府避免對高風(fēng)險但可能有高回報的項目進行戰(zhàn)略持續(xù)投資,從而削弱了項目的成本效益。20世紀90年代,美國大幅削減可再生能源的投資預(yù)算,使得國家可再生能源實驗室不得不裁員,導(dǎo)致技術(shù)研發(fā)史上缺少了數(shù)十年的發(fā)展經(jīng)驗。
■預(yù)算波動
說明:
隨著美國政權(quán)的交替,政府優(yōu)先投資領(lǐng)域發(fā)生變化,在這期間,美國能源部用于不同技術(shù)研究、開發(fā)和示范的預(yù)算也隨之改變。不穩(wěn)定的投資降低了這些項目的研發(fā)效果。
①20世紀90年代初期克林頓任職期間,政府逐漸削減了核電經(jīng)費,90年代末又急速提高了該領(lǐng)域經(jīng)費支出。
②小布什政府2002年的第一次預(yù)算就削減了工業(yè)能源使用的應(yīng)用研究。
③2011年,奧巴馬政府將氫動力汽車的研究預(yù)算減半,將視線投向了電動汽車。
能源創(chuàng)新機構(gòu)的演變發(fā)展也難以預(yù)測。自2000年開始,英國的每一任首相都強調(diào)不同的戰(zhàn)略。托尼·布萊爾的碳信托,戈登·布朗的能源技術(shù)中心,戴維·卡梅倫的“彈弓計劃”,而現(xiàn)在特蕾莎·梅又建立了產(chǎn)業(yè)策略挑戰(zhàn)基金,發(fā)起了電池技術(shù)的法拉第挑戰(zhàn)。實驗對技術(shù)發(fā)展有益,但也會消耗成本。適應(yīng)新計劃,與新來人員打交道需要付諸時間和精力。比如,碳信托的初期參與者(申請資金和孵化器支持)發(fā)現(xiàn),到2011年這個項目只提供咨詢和認證服務(wù)。
相比于隨著政權(quán)更迭大肆整改能源創(chuàng)新機構(gòu),不如持續(xù)對現(xiàn)有的機構(gòu)進行評估和更新。只有當(dāng)一項新計劃能滿足當(dāng)前需求時,才有資格制定推廣。讓我們以過往經(jīng)驗為鑒,加速建立一個更清潔、更安全、更廉價的能源系統(tǒng)。
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能源技術(shù)
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原文標題:Nature:能源創(chuàng)新六大原則
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